買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985   科  畢  業  論  文（設  計）  題目 ：             六孔臥式組合鉆床 設計                      學    院：                 姓    名：                  學    號：                    專    業：   機械設計制造及其 自動化                   年    級：                        指導教師：    稱： 副教授  二 0 一二   年  5 月  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘要  隨著我國經濟的發展，工業生產在國民經濟中占據著尤為重要的地位。鉆床作為機械制造和修配工廠必不可少的設備，具有廣泛用途的通 用性機床，可對零件進行鉆孔，擴孔，鉸孔，锪平面和攻螺紋等加工。同時鉆床又存在著加工精度，加工效率不高等缺陷。 在我國，組合鉆床發展已有 28 年的歷史，其科研和生產都具有相當的基礎，應用也已深入到很多行業。是當前機械制造業實現產品更新，進行技術改造，提高生產效率和高速發展必不可少的設備之一。它的特征是高效、高質、經濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業。我國傳統的組合鉆床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、 擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、在孔內鏜各種形狀槽等。  本文設計的六孔臥式組合鉆床，作為一種專用機床其生產效率高，加工精度高，特別適合于加工一些有多個孔并對孔的位置精度要求高的工件。  關鍵詞  ：鉆床；六孔；臥式；組合鉆床；加工精度；床身；導軌；主軸箱  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 of in a as of is In 8 of a Is to of of It is by so it in is of in as a of a of of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目   錄  1.  機床設計的目的，內容，要求  . 1 設計目的  . 1 設計內容  . 1 設計要求  . 1 調查研究  . 1 擬定方案  . 2 工作圖設計  . 2 2. 組合機床的總體設計  . 2 組合機床方案的制定  . 2 制定工藝方案  . 2 確定組合機床的配置形式和結構方案  . 3 工藝的確定  . 4 確定工序間余量  . 4 擇切削用量  . 4  確定切削力，切削扭矩，切削功率  . 4 選擇刀具結構  . 5 確定軸向進給力  . 5 確定進給速度，行程  . 5 齒輪箱的設計  . 6 定傳動線路圖  . 6 傳動的設計  . 6  V 帶型號和帶輪直徑  . 6 帶輪材料與結構  . 7 傳動軸的設計  . 7  軸 的設計  . 7 主軸的設計  . 10 齒輪的設計  . 11 齒輪的材料  . 11 齒輪的參數設計  . 12 軸箱的設計  . 15 床身的設計  . 15 參考文獻  . 17 致謝  . 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1.  機床設計的目的，內容，要求  設計目的  機床設計畢業設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統的結構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思，方案的分析，結構工藝性，機械制圖，零件計算，編寫技術文件盒查閱資料等方面的綜合訓練。樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，使自己具有初步的結構分析，結構設計和計算能力。  設計內容  （ 1）運動設計   根據給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數，并計算主軸的實際轉速和標準的相對誤差。  （ 2）動力設計   根據給定的工件，計算傳動軸的直徑，齒輪的模數，確定動力箱，計算多軸尺寸及設計傳動路線，完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數是否在允許范圍內，還要驗算主軸的靜剛度。  （ 3）結構設計   進行主運動傳動軸系，變速機構，主軸主件，箱體，潤滑與密封等的布置和機構設計，既繪制裝配圖和零件工作圖。  （ 4）編寫設計 說明書  設計要求  評價機床性能的優劣主要是根據技術經濟指標來判定的。技術先進合理，亦即質優價廉才會受到用戶的青睞，在國內和國外市場上才有競爭力。機床設計的技術經濟指標可以從滿足性能要求，經濟效益和人機關系等方面進行分析。  調查研究  研究市場和用戶對設計機床的要求，然后檢索有關資料。其中包括情報，預測，實驗研究結果，發展趨勢，新技術應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網絡檢索技術查閱先進國家的相關資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬定適當的方案，以保證機床的質量和提高 生產率，使用戶有較好的經濟效益。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 擬定方案  通常可以擬定出幾個方案進行分析比較，每個方案包括的內容有：工藝分析，主要技術要求，總布局，傳動系統，控制操作系統，電系統，主要部件的結構草圖，實驗結果及技術經濟分析等。  在制定方案時應注意以下幾個方面：  （ 1）  當使用和制造出現矛盾時，應滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造，要盡量用先進的工藝和創新的結構 ; （ 2）  設計必須以生產實踐和科學實驗為依據，凡是未經過實踐考驗的方案，必須經過實驗驗證可靠后才能用于設計  （ 3）  繼承與創新相結合，盡量采用先進工藝，迅 速提高生產力，為實現四個現代化服務，注意吸取前人和國外的經驗，并在此基礎上有所創新和發展；  工作圖設計  首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式，結構方案基礎上，進行方案圖紙的設計。這些圖紙包括：該加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯系尺寸圖和生產率計算卡。并初步擬定主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關系。  其次，繪制機床的總裝圖，部分部件裝配圖，液壓系統圖， 線圖和梯形圖。  然后，整理機床有關部件與主要零件的設計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件。  最后，對有關圖紙進 行工藝審查和標準化審查。  2. 組合機床的總體設計  組合機床方案的制定  制定工藝方案  零件加工工藝將決定組合機床的加工質量，生產率，總體布局和夾具結構等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入現場了解零件的形狀，大小，材料，硬度，剛度，加工部位的結構特點加工精度，表面粗糙度，以及定位，加緊方法，工藝過程等。所采用的刀具及切削用量，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 生產率要求，現場采用的環境和條件等。并收集國內外有關技術資料，制定出合理的工藝方案。根據被加工零件的零件圖（圖 1），定出工藝 方案   （ 1）加工孔的主要技術要求  加工 6 個 20，深 100通孔  孔的位置度公差為 在同一平面上  工件材料為 #45 鋼  要求生產綱領為年生產 6 萬件，單班制生產  圖 1   加工零件圖  (2)工藝分析  加工該孔時，孔的位置度公差為 采用一次性鉆孔  確定組合機床的配置形式和結構方案  （ 1）被加工零件的加工精度  被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工 精度，是制造機床方案的主要依據。該工件的加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機床，工件各孔見位置精度為 排加工時可通過一次鉆孔完成。在該工序孔的表面粗糙度要求為 取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機床通常采用位置式齒輪動力裝置，進給采用液壓系統，人工夾緊。  （ 2）被加工零件特點  這主要指零件的材料，硬度，形狀，剛度定位精準面的特點，他們對機床工藝方案制定有著重要的影響。此工件材料為 #45 鋼，硬度為 在整 個工件上呈 60 度均勻分配，采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件的受力不大，震動，發熱變形對對工件影響不大。  由于該零件的中心線與定位基準面平行，可采用臥式機床  （ 3）零件的生產批量  零件的生產批量是決定采用單工位，多工位，自動線或按中小批量生產買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 特點設計組合機床的重要因素。按設計要求生產綱領為年產 6 萬件，從工件外形及輪闊尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭。  （ 4）  機床使用步置  使用組合機床對車間布置情況，工序間的聯系，使用廠的技術能力和自然條件等一定的要求。再根據用戶實際情況來選擇什么樣的 組合機床。  綜合以上所述：通過對零件的結構特點，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技術要求，定位，夾緊方式，工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術性能等方面的考慮，最終決定采用六軸頭多工位同步鉆床。  工藝的確定   確定工序間余量  為使加工過程順利進行并保證加工精度，必須合理地確定工序間余量。生產中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余量，由于在本鉆床上只進行粗鉆，為達到最終 20 的要求后面還要進行鉸孔，徑上工序余量為  選擇切削用量  確定了在組合機床上完成的工藝內容了，就可以著手選擇切削用量了。因為所設計的組合機床為多軸同步加工，在大多數情況下所選擇切削用量根據經驗比一般通用機床單刀加工低 30%左右。多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統，通常為標準動力滑臺，工作時要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量 （ mm/。因此，同一主軸箱可設計成不同轉速和不同的每轉進給量與其相適應。以滿足不同直徑的加工要求，即：  f1=n2=n ifi=                                       （ 1 式中：     各主軸轉速  （ r/ 各主軸進給量 （ mm/r）     動力滑臺每分鐘進給量 （ mm/  由于該工件的加工精度，工件材料，工作條件，技術要求都是相同的。按照經濟的選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法得：鉆頭直徑D=料為高速鋼，進給量 f=r，切削速度 v=20mm/   確定切削力，切 削扭矩，切削功率  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 根據選定的切削用量確定切削力，作為選擇動力部件及夾具設計的依據；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動件（齒輪，傳動軸）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主電動機功率，通過查表計算如下：  軸向力：  F=                         （ 1 計算得： F=削扭矩  ：  M=m                         (1計算得： M= =m 鉆削功率：                                       (1計算得： 中： f 沒轉進給量 （ mm/r）  n 鉆頭轉速 （ r/s）  選擇刀具結構  工件的布氏硬度在 徑 D 為 具的選擇高速鋼鉆頭 （ 構簡單，選擇標準 麻花鉆。  確定軸向進給力  F 進 =中：  各主軸加工時產生的軸向力  由于滑臺工作時，除了要克服各主軸的軸向進給力，還要克服滑臺移動時所產生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應 大于  確定進給速度，行程  滑臺的進給速度分為快進，工進，快退，所以要求液壓系統能實現 3 種速度間的轉換。其中快進行程為 200進 110退 310 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 齒輪箱的設計  定傳動線路圖  圖 2 傳動示意圖            傳動的設計   V 帶型號和帶輪直徑  定 V 型帶型號和直徑  工作情況系數     算功率    C=3帶輪轉速     440r/帶型號   A 型  小帶輪直徑   由表得  取 0帶輪直徑   11n1/ 24帶輪轉速    112=576 76r/算帶長  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 求   2） /2 57  = （ +2a+2/a  準長度    L=800中心距和包角  中心距  a=130輪包角  1=180>120o  1=帶根數  帶速  v=  601000) v=s 傳動比   i=  i=根數   由表得                                                                Z=P+L=取 Z=3 求軸上載荷  張緊力   28N 軸上載荷    Z ) 帶輪材料與結構  當帶速 v<30/s 的傳動帶，其帶輪一般用 造。所以帶輪的材料選擇 帶輪的直徑 D<2常采用實心式，中等尺寸是常采用腹板 式。所以小帶輪采用實心式，大帶輪采用腹板式。  傳動軸的設計   軸的設計  （ 1） 軸的選材    軸的材料為 40質處理，齒輪表面在進行高頻淬火  （ 2）計算齒輪受力    22m a ( L D ) 844L 2 . 5 ?  0 0 ( ) q v ? 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 由于軸上齒輪對稱分布所以徑向受力相互抵消  （ 3）計算支撐反力   垂直面反力  65N ,4) 軸的結構圖    圖 3  傳動軸的結構         （ 5）軸的受力圖  圖 4  軸的受力圖  (6)  軸的垂直面受力圖  圖 5  軸的垂直面受力圖  （ 7）  軸的彎矩圖  圖 6  軸的彎矩圖  最大彎矩 M=文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 （ 8）軸的扭矩圖  圖 7  軸的扭矩圖                    最大轉矩為 47750n 9） 軸的當量彎矩圖  圖 8 軸的當量彎矩圖  計算齒輪受力  齒輪螺旋角   =0 齒輪直徑：小輪  大輪  1d =50 2d =150 小齒輪受力：轉矩  圓周力  徑向力  軸向力  1  11t 1T =47750Nmm 910N N 小齒輪軸受力圖  見圖 4  計算支撐反力  垂直面反力   1直面受力圖  見圖 5  水平面受力圖  忽略重力   買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 畫軸彎矩圖  垂直面彎矩圖  見圖 6  畫軸扭矩圖  軸受轉矩  T= 1T  T=47750N矩圖  見圖 7  許用應力  許用應力  用 插 入 法 查 表 得 ：=60=60力修正系數   0 =當量彎矩圖  當量轉矩  T=7750 T=28172N量彎矩  在小齒輪中間截面處  22' )(  22 2 8 1 7  4 2 6  在左軸頸處  22' )(    =22  1 7  2 3 2  見圖 8 '40737N49115N量彎矩圖  見圖 8  校核軸徑  齒根圓直徑   2d 11=徑   3 1'   3 1'  d =0主軸的設計  本鉆床共有六根主軸，鉆頭安裝在主軸上。 故對主軸的強度剛度要求較高。為滿足要求材料選擇 45 號鋼，初定直徑 35處理為調質處理，表面硬度為 220 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 軸的設計與校核過程與上類似。            （ 1）主軸 1 的結構圖如下  圖 9 主軸 1 的結構圖  （ 2）主軸 2 的結構圖  圖 10 主軸 2 的結構圖        齒輪的設計  齒輪的材料  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 齒輪傳動要求齒輪表面具有較高的硬度與耐磨性，同時齒根還要具有較高的強度。在齒輪傳動過程中由于小齒輪直徑小每個 齒重復嚙合的次數更多，導致小齒輪過早失效。所以小齒輪選擇 40齒輪為 #45 鋼，表面熱處理均為表面淬火。  齒輪的參數設計  齒面接觸疲勞強度計算  轉矩  161 8400N寬系數 d  查表得 d=d= 觸 疲勞 極限                                                          1080步計算的許用接觸應力 H 639522步計算的小齒輪直徑 31 23 8 . 5 取 0步齒寬 b   b=40圓周速度 v   v= 11s   v=s 精度等級   選 6 級  齒數 z 和模數 m   初取 0,z2=i0 m= m=2.5 0 0 使用系數  載系數         齒間載荷分配系數 齒間載荷分配系數 T1/                            b=00N/                           a=+1/                               =  a=紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13  =此得 21 Z= 向載荷分布系數 +B(12+C10                                =050)2+00 =荷系數 K   K=V =性系數   查表得  節點區域系數 觸最小安全系數     觸壽命系數   用接觸應力H   =670 =580670580算   1212 k T 1    計算結果表明，接觸疲勞強度較為合理，輪尺寸無需調整。  H = （ 3）確定傳動主要尺寸  實際分度圓直徑 d  d1=0=502d =0=150  0d =150心距 a  a=12m(z z )2   a=100文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 齒寬 b  b=40根彎曲疲勞強度  重合度系數   間載荷分配系數 F   1     2     算   12     買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 傳動無過載，故不作靜 強度校核                                其余的齒輪配合情況與這一對相同，所以參數完全一樣  余的齒輪配合情況與這一對相同，所以參數完全一樣  軸箱的設計  主軸箱是鉆床的重要部件，它上面安裝有鉆床的傳動系統以及主軸。其結構的合理性和性能的好壞直接影響著機床的制造成本；影響著鉆床對零件加工的精度，同時也影響著機床的工作效率和壽命等。因此，主軸具有足夠的靜態剛度和良好的動態性能，較小的熱變形和內應力，并易于加工制造裝配等才能滿足鉆 床對床身的要求。為保證鉆床的加工